Μια πρόταση μέτρησης της διάρκειας ζωής του νετρονίου στο διάστημα θα μπορούσε να επιλύσει ένα παλιό πλέξιμο

Ποια είναι η χρονική διάρκεια ζωής ενός ελεύθερου (LfN) νετρονίου; Οι δυο τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για να μετρήσουν αυτό το μέγεθος αποδίδουν τις αντικρουόμενες απαντήσεις των 880 δευτερολέπτων και 888 δευτερολέπτων. Στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, ο Jack Wilson και οι συνεργάτες του έδειξαν έναν τρίτο δρόμο που, με βελτιωμένη ακρίβεια, που θα μπορούσε να σπάσει το μπλέξιμο και να επιτρέψει τους ερευνητές να αποκλείσουν – ή να εισάγουν – μια νέα φυσική.

Οι δυο τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα για τις μετρήσεις της χρονικής διάρκειας ζωής του νετρονίου είναι οι μέθοδοι της «φιάλης» και της «δέσμης» (διαβάστε επίσης σχετικό άρθρο στο egno.gr). Στο πείραμα της φιάλης, οι ερευνητές παγιδεύουν νετρόνια χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία και στη συνέχεια μετρούν τον αριθμό που παραμένει μετά από ορισμένη χρονική περίοδο. Το πείραμα δέσμης, προσδιορίζει τη χρονική διάρκεια της ζωής από τα προϊόντα διάσπασης μια δέσμης νετρονίων, βρίσκοντας μια τιμή 8 δευτερόλεπτα μεγαλύτερη από ότι η μέτρηση με τη μέθοδο της φιάλης. Αυτή η δεκαετίες παλιά ασυμφωνία πιθανά να παράγεται από ανεξήγητα πειραματικά λάθη, αλλά πρόσφατες προβλέψεις υποδηλώνουν ότι θα μπορούσε επίσης να προέρχεται από τη σκοτεινή ύλη. Για να αποφασίσουν για τον έναν τρόπο ή τον άλλο, οι ερευνητές χρειάζονται μια ανεξάρτητη μέτρηση της χρονικής διάρκειας ζωής του νετρονίου, κάτι που παρέχει η νέα πρόταση.

Η μέθοδος περιλαμβάνει μέτρηση του αριθμού των νετρονίων κοντά σε έναν πλανήτη. Τα νετρόνια αυτά παράγονται όταν οι κοσμικές ακτίνες χτυπούν την ατμόσφαιρα ή την επιφάνεια του πλανήτη, και ο αριθμός τους διασπάται με έναν προβλέψιμο με το υψόμετρο τρόπο. Σε ένα πείραμα απόδειξης της αρχής (της ιδέας) η ομάδα ανέλυσε μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από τη διαστημοσυσκευή MESSENGER της NASA καθώς αυτή περνούσε από τον Ερμή και την Αφροδίτη, βρίσκοντας μια χρονική διάρκεια ζωής του νετρονίου 780 συν-πλην 60 δευτερόλεπτα. Ενώ η τιμή αυτή έχει μεγάλη αβεβαιότητα, ο Wilson σημειώνει ότι οι μετρήσεις έγιναν για άλλους σκοπούς και λέει ότι θα ήταν πιθανό να γίνουν σημαντικά πιο ακριβείς μετρήσεις με ειδικές μελλοντικές αποστολές.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Space-based measurement of the neutron lifetime using data from the neutron spectrometer on NASA’s MESSENGER mission. Physical Review Research.